神奇的乐高机器人

  • 发布时间:2017-10-09 13:55:26,加入时间:2017年04月25日(距今2594天)
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乐高机器人套件的核心是一个称为RCX或NXT或EV3的可程序化积木。RCX具有六个输出输入口:三个用来连接感应器等输入设备,另外三个用于连结马达等输出设备,NXT比RCX多一个输入端口。乐高机器人套件最吸引人之处,就像传统的乐高积木一样,玩家可以自由发挥创意,拼凑各种模型,而且可以让它真的动起来。

RCX分为1.0(1998年的第一代)、1.5(1999年的小改版)和2.0(从2001年至今的最后改版)等三个版本。1.0和1.5的差别在于1.0版可以外接电源供应器,连接市电(通过变压器实现)供电,而1.5版之后只能用电池供电。2.0的差别则是连接电脑的红外线设备改用USB,以往则是采用串行端口,最重大的区别则是2.0版的固件(firmware)和程序开发工具提供了一些新的功能。RCX的固件最主要的用途是把bytecode程序转换成处理器所能理解的机器码。还好RCX的固件就像电脑的BIOS一样,都是可以更换的,所以不同版本之间的差异其实不大。RCX的固件存放在SRAM(静态可存取记忆体)中,所以实际上,RCX断电几秒钟之后,固件就消失了。电脑会在传送程序时,一并传送固件给RCX。

如果用传统的方式学习制作机器人,我们得先学习电脑基本概论,接着要了解电子电路、数位逻辑和微处理器,才能制作出基本的微电脑控制电路。然后还要学习汇编语言(Assembly)或C语言,撰写微处理器的程序…对了,也许最麻烦的是机械结构,我们得决定要用步进马达还是一般的直流马达,不同的驱动形式,信号的驱动和回馈处理方式也不一样;而且即便是采用最单纯的轮胎或履带作为行走方式,也可能要搭配各种齿轮来调配扭力和速度。想到要学习、DIY这么多东西,很多对自制机器人怀抱憧憬的业余玩家,满腔热血到此就凉了大半截。

乐高机器人组合里面,包含RCX、两个马达、两个触控感测器和一个红外线感测器,各种大小的轮胎和履带,以及数种规格的齿轮和滑轮,当然还有各种积木,帮我们解决了电子电路和机械结构的问题。剩下的「撰写程序」部分,乐高公司(或者说MIT研究人员)也替它开发了一套视觉化程序编辑工具,叫做RCXCode。就像堆积木一样,RCXCode的使用者只要把各种代表不同程序逻辑的「积木」在屏幕上堆起来,就能完成RCX的程序。程序撰写完毕后,通过过套件提供的红外线装置,即可把程序传入RCX。真的很酷!

乐高公司推出了新一代的乐高机器人,叫做LEGOMINDSTORMSNXT,这款新乐高机器人采用了32位微处理器、内建USB和蓝牙(这一设计极大地提高了程序传输的速度和稳定性),可以让使用者做出透过蓝牙装置(例如PDA或手机)控制的机器人。NXT内附的程序编辑工具支持PC和Mac,为了吸引更多玩家参与扩充与改造NXT,乐高公司特别发表了开放原始码的固件和开发工具,就连微软老大哥都忍不住加入机器人开发软体的行列,推出MicrosoftRoboticsStudio软体。除了主机功能大幅增强,NXT的马达也改采伺服控制,能让程序精确地调整速度,而且这次附了三个马达;感测器也变得多样、功能更强:超音波感应器(大多用于感应障碍物),能够辩识颜色和亮度的光线感应器…等等,不知道乐高的玩家们会用NXT带来什么样的惊喜。

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